砂土地基加固方法比较及成本分析

李志忠

砂土地基加固方法比较及成本分析

李志忠

结合陕西榆林地区地表土质类型多数为砂土，承载力低的特性，针对砂土地基几种常用的加固方法，从加固机理、加固成本方面进行了分析比较，对本地区砂土地基处理方法的选择有一定的借鉴意义。

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陕西榆林地区位于毛乌素沙漠的南缘，地表大面积覆盖着风积砂，砂土厚度大，地基承载力标准值低，承载力多在40 kPa～90 kPa之间，未经处理一般不能满足工业与民用建筑的要求。目前，榆林地区处理砂土地基的方法有换填垫层法、水坠砂法、振冲法、水泥土搅拌法、水泥粉煤灰碎石桩法。

以下主要从各种砂土地基处理方法的加固机理、适用范围、工程成本三方面进行分析。

1 加固机理比较分析

1)换填垫层法。换填垫层法是先将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后回填强度较高、压缩性较低，并且没有侵蚀性的材料，如中粗砂、碎石或卵石、灰土、素土、石屑、矿渣等，再分层夯实后作为地基的持力层。其作用在于能提高地基的承载力，并通过垫层的应力扩散作用，减少垫层下天然土层所承受的附加压力，减少基础的沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。

2)水坠砂法。水坠砂地基处理技术是通过水对砂子的水坠作用，使砂粒得以重新排列，颗粒间孔隙减小，并向其稳定状态发展，形成密实的砂土地基，这也是经过水坠法处理后地基承载力提高的主要原因所在。

3)振冲法。振冲法是利用振冲器强烈振动作用和压力水对砂土冲灌，并在砂土中填入碎石或砂土等无粘性粗颗粒材料对砂土进行加固的一种技术。桩体和桩间土组成复合地基共同承担上部荷载作用。振冲法加固砂土地基的机理为：a.振密作用：在振冲器强力振冲作用下，使松散砂土振动密实;b.挤密作用：在振动和水冲作用下，使饱和砂土产生液化，在液化孔中填加碎石或砂土，通过振密填料使砂层挤压密实;c.置换作用：碎石置换了砂土桩体部分，与周围振密砂土组成复合地基。

4)水泥土搅拌法。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。

5)水泥粉煤灰碎石桩。水泥粉煤灰碎石桩复合地基是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩(简称CFG桩)，通过在基础和桩顶之间设置一定厚度的褥垫层保证桩、土共同承担荷载，使桩、桩间土和褥垫层一起构成复合地基。

2 适用范围比较

2.1 换填垫层法

适用于建筑物基础下的持力层比较软弱，不能满足上部荷载对地基的要求时，常采用换填垫层法。

2.2 水坠砂法

水坠法适用于对疏松的天然砂基进行浅层处理，大量工程实践表明，其对粒度较大的中粗砂处理效果最好，其次为细砂，若为粉砂则需掺入一定量的中粗砂或细砂水坠，才可取得较好的工程效果。此外，水坠法对地下水位的要求很高，要求地下水位必须低于需加固的土层，地下水位低时，才能产生自上而下的压力差，使砂土颗粒趋于密实，否则不能产生足够的压力差或水反向渗透，从而造成砂土上浮。

2.3 振冲法

适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基，振冲法对地下水位要求不高，只需满足施工机械行走即可，对有一定加固深度要求的工程更适合。

2.4 水泥土搅拌法

适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。

2.5 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法

由于CFG桩的材料成本较低，可利用工业废料，而其强度则与普通素混凝土相差不大，故适用范围很广，适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，也可用于22层以下的高层建筑地基、普通的工业与民用建筑以及大量旧城改造中的其他建筑地基。

3 成本比较分析

根据《陕西2009建筑工程价目表》，通过综合分析近年来在榆林地区多项砂土地基处理的工程数据，以1 000 m2为计量单位，按榆林地区市场价格进行比较，见表1。

表1 几种地基处理方法成本比较

从表1几种砂土地基处理方法成本比较分析来看，CFG桩法承载力最高，但是成本也最高，水坠砂法承载力最低但是成本也最低，这就要求我们结合施工现场实际及设计承载力要求，选择加固效果显著、经济效益良好的砂土地基处理方法。

4 结语

陕北榆林是一种由风积形成的细砂土，呈松散状，承载能力低，工程性能差，以上几种地基处理方法，通过大量的工程实践证明，适合加固处理榆林地区砂土地基。但是它们的施工特点、施工成本各不相同，因此，选择既可靠又经济的砂土地基处理方法，是我们设计、施工环节的目标。

［1］地基处理工程实例应用手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1998.

［2］ 白 涛.砂土地基加固方法的工程应用［J］.建筑科学与工程学报，2008(4)：5.

［3］ JGJ 79-2002，建筑地基处理规范［S］.

［4］李丹丹.几种软基处理方法在工程实践中的应用［J］.山西建筑，2010，36(13)：82-83.

On comparison among consolidation methods for sand foundations and its costs analysis

LI Zhi-zhong

Combining with Yulin area of Shannxiwhose sand is characterized to be sand for the surface soilwith low loading capacity，the paper analyzes and compares the consolidation mechanism and the consolidation costs according to some common consolidation methods for the sand foundation，and selects the treatmentmethods for providing certain reference for the sand foundation of the area.

sand foundation，foundation consolidation method，foundation consolidation costs

TU441.4

A

1009-6825(2011)20-0059-02

2011-03-15

李志忠(1969-)，男，工程师，横山县建筑工程公司，陕西榆林 719000